基于BIM 技术的装配式建筑智能建造分析

文／张芳菲 深圳市龙岗区节能科技与建材管理中心 广东深圳 518172

引言：

在近年的发展当中，随着我国的城市化进程不断加快，科学技术水平不断提升，我国的建筑行业面临着良好的发展契机。而装配式建筑是如今一种新型的建筑方法和建筑形式，不仅在稳定性上大大改进提高，还在一定程度上减轻施工压力，提高施工建设效率。除此之外，建设资源的合理分配和应用也成为装配式建筑当中的最大优势之一。在装配式建筑当中创造性地与BIM 技术相结合不仅能够进一步提高装配式建筑的质量，还与如今国家提出的“绿色”理念相呼应，从而促进装配式建筑的智能化建造，推动国家新型建筑工业化的稳定发展。

1、相关概述

1.1 装配式建筑的相关概述

装配式建筑在如今的建筑当中主要指的是在工厂预约后，制定而成的建筑物构件，包括建筑的各个部位，如柱、板、墙、瓦等。将这些零件生产完毕后送至施工现场，采用相应的连接方式将预制的零部件进行组装，最终建成的住户满意的建筑物。其次，装配式建筑也包含了多种结构，如钢结构、木结构、混凝土结构等，其不仅建设速度快、安装较为便利外，构建的建筑物也能做到稳定坚固，牢不可摧。国家大力发展装配式建筑，定与其相应的装配特点息息相关。

（1）装配式建筑具有功能多样化的特点。装配工作不同于浇筑工作，浇筑建设不仅耗时耗力，效率低下，还会出现诸多的建筑问题。但在有些装配式建筑的设计当中，建筑商考虑到住户的体感感受，设计相应的保温技术，让住户感受到真实的“冬暖夏凉”。功能多样化、人性化交互体验的建筑，赢得了广大住户的喜欢。

（2）装配式建筑具有施工装配化的特点。装配式建筑都是通过一步一步地材料筛选、工厂选择、施工建造等步骤进行的，用户可以在各个步骤选择自己放心的材料和生产厂家，既保证了装修材料的质量，又能加快施工建造的速度和进展。而装配式建筑与传统的建筑相比，不仅重量更为轻便，还能在相应的建设图纸完成后直接在工地上进行施工，大大地提高建筑的效率，让住户尽早入住。

（3）装配式施工房屋具备技术多样化的优势。装配式建筑运用预制部品部件、干式工法、集成式建造、菜单式全装修等技术，不仅实现了节水、节材、节能、节地、节时，践行了绿色建筑、近零碳排等理念，还能通过预制工艺实现各种砖材饰面纹理多样化，通过搭积木式地组装工艺实现住户的个性化需求。装配式建筑技术多样化实现了建设标准化与个性化的统一。

1.2 BIM 技术的相关概述

BIM 的全称为Building Information Modeling，是“建筑信息模型”的简称。其大致的定义为：一个建筑建设项目在整个生命周期内的所有特性、所有功能与构建的信息综合到一个单一的模型当中，在此模型当中的信息还包括了施工的进度、建筑的过程和过程的控制信息。BIM技术的使用不仅能够在建造过程中及时更新原有的设计手段，还能够促进建筑的持续发展。

（1）BIM 技术具有模型信息化的特点。主要体现在三个方面：一是信息化模型除了有3D 几何信息之外，还包括工程建造信息、设计图纸信息、施工进展信息等，如此多的信息资源构成了完整的信息库，这也是模型信息的完备性所在。人们在相应的施工建设当中，能够及时掌握想要获取的信息。二是信息模型当中的对象是可以相互关联的，如果模型中的某个对象发生了变化，在信息库当中也会发生相应的变化，以此保证信息的一致性和及时更新。三是在整个建筑生命器的不同阶段，模型对象可以进行修改和拓展，无需重新创建。例如，针对相同信息的输入，系统可以自动甄别相同信息并进行及时的更替取代。

（2）BIM 技术具有可视化特点。BIM 技术在实际的运用当中为装配式建筑提供了可视化的思路，让技术人员能够原有的设计图纸将立体化的建筑展现出来，使之更加生动形象。其次，在相应的施工过程当中，各个部门的沟通和决策都是基于BIM 技术的可视化条件之下。施工人员能够在BIM 技术的指导下，精准化实施施工，住户也能在BIM 的技术下有效查看自己想要建造的效果。

（3）BIM 技术具备协调性的优势。BIM 技术不但可以仿真制造出建筑物的造型，而且能够模拟难以在真实世界当中完成的相应操作，相关的设计者能够在使用中基于信息做出一定的仿真模拟分析。而对施工过程，则可通过BIM 技术实现现场模拟：设计师通过相应的现场足迹模拟现场施工的实际操作，进而制定最适宜的工期计划。如果实际的施工出现相应的问题，后期工作人员可以利用BIM 技术进行模型的查找，从而确定问题所在，并进行相应的维修。

2、装配式建筑的相关建造方式

与传统的建造方式相比，新型的建造方式在各方面都具有一定的改进。与原先的建造理念不同，装配式建筑采取系统化的思维模式，采取一体化的建造方法，让建造的建筑更加牢固。其一改曾经现场混作业、手工操作等方式，将专业化、精细化融入到生产建设的每一步当中。其创设的模式化设计方式、标准化设计方式、集成化设计方式等都在一定程度上促进建设的个性化发展。

模式化设计的建造方式遵守了模数协调的原则，将建筑的各个部位按照功能进行分类和分工，从而形成多层次的功能模块组合系统。而标准化设计的建造方法，遵守了“少规格、多组合”的原则，将各个功能的零件进行组合，尽可能满足建筑需求，最终达到建筑之间的相互协调和契合。集成化设计的建筑方法，并不是传统建造技术下的简单相加和累积，而是将材料的结构和内部设计进行完美组合，打破原有的常规思路，最终实现高质量、高效益的目的。

装配式的相关建造方式，不仅有利于建设的持续发展，还利于在诸多的设计方案当中选择最优的设计方案。

3、BIM 技术的全过程智能建造的优点

装配式建筑和传统的建筑模式之间最大的区别就在于，装配式建筑需要在施工之前准备好相应的零件设备，并对各个部位进行相应的生产和施工。而BIM 设计平台和数据执行的设计，不仅能够为装配式建筑的建造过程提供相应的技术支持，还能够让装配式建筑通过BIM 协同平台进行项目各阶段的衔接和各方面建筑信息的交互，从而实现项目的智能化管理。

3.1 有利于建筑设计方案的不断优化

传统的建筑设计是基于一定的设计图纸和房屋所处的环境进行相应的规划分析，有时会考虑到建筑的成本和建筑所需的材料是否充足，在保证建筑实施可能性的基础上，舍弃一部分难以涉及的部分，导致大量的建筑工程都存在或多或少的相似，难以满足受众对住处多样化的需求。

而BIM 技术的全过程智能建造，不仅能够帮助施工人员进行资源的有效调配，还能在施工建设之前对建造的环境以及材料进行分析，预测建设当中可能存在的技术性问题和安全性问题，提前采取措施进行预防和解决，从而确保施工的可能性。同时，设计人员也可以在BIM 技术的指导下，根据图纸进行相应的创新改造，分析施工的可能性以及建筑成本，根据用户的个性化需求进行施工方案的改进。例如，在原有图纸的基础上，根据用户的需求进行房间空间、房屋外围等部分的细微调整，让用户根据BIM 技术传输的建筑模拟，选择自己最喜爱的设计方法。

可见，BIM 技术的不断应用，不仅促进了装配建筑设计方案的不断优化，也为装配建设的全过程智能建造提供了市场和空间。

3.2 有利于优化图纸设计

在施工建筑当中，图纸是必不可少的一部分，不仅是施工建筑在实践过程当中的重要依据，也是设计师建筑设计思想的重要凝聚。在装配式建筑当中，图纸的设计是基础性的工作，与建筑的实际生产效果和所需构件有着直接的关系：生产厂家根据绘制的图纸进行材料的选择，相应的施工团队根据图纸进行施工内容的划分。而传统的图纸设计是由人工绘制而成，偶尔会出现漏算、错算、多算等现象。如果在错误的基础上进行房屋的建造，很有可能导致建造的房屋出现相应的质量问题。因此，图纸的设计和优化不仅关系着实际生产过程中的所需材料和设计选择，还与实际建造的建筑质量息息相关。一旦图纸有误会影响后期的材料和实际建造，最终造成巨大的经济损失。

而随着BIM 技术在房屋建造全过程当中的智能化引入，不仅能够将所有的构建信息和所需要的材料参数纳入BIM 的系统平台上，让相关工作人员对数据进行精准分析，还能够有效地捕捉细微偏差，在一定的测算和检测中，重新确定参数，保证施工的安全。其次，三维模型是BIM技术的又一创新。三维模型能够将原有的图纸和实际的设计生产进行相互连接，方便设计人员进行数据的查看和方案的变更，大大提高了协同设计的效率。例如，在出现相应的数据问题时，不同的工作人员可以同时对出现的错误进行改进，并将改进过的方案上传到BIM 信息系统，在改进的过程中进行信息的同步。

3.3 有利于装配构件的精细化管理

BIM 技术为装配构件的精细化管理提供了相应的技术支持，在装配式建筑的施工安装过程中，借助BIM 技术，不仅能够对材料的质量进行全方位的审核和检测，还能够对施工人员的施工和设计进行高效的指导。以最核心的构件安装为例，内外墙板的装配、连接钢筋和板缝的捆扎处理等都是建设中应该着重关注的对象。如果这些方面存在偏差，不仅会影响到施工的工程质量，还会使房屋整体结构出现问题。

而建筑BIM 技术的全过程智能建造，不仅能够将存在的问题反馈到BIM 信息管理共享平台，还能够让工作人员根据施工进度、模型和成本的控制，实行装配建筑工程质量进度的综合化管理。在相应的深度设计阶段，将发现的问题及时解决，通过创新缩短施工工期，整个施工项目更加的精细和高效。上述构建安装中存在的问题，就能够在BIM 技术的合理运用当中及时解决。

BIM 技术的全过程智能建造不仅能够提高建造时的效率和质量，还能够让施工团队得到相应的经济回报，实现了真正的资源合理协调配置，在一定基础上推进了建筑行业的和谐高效发展。

4、BIM 技术在装配式建筑建造中的智能应用

我国的装配式建筑体系经历了许多年的停滞不前，在技术生产和建造领域存在着相应的缺陷，与其他国家的建造技术相比具有更高的发展难度。除此之外，我国的装配式建筑的建造发展，大多聚焦于发展的经验水平和技术的体系，对BIM 技术的了解少之又少，难以真正掌握BIM技术的实际功能。但实际上，BIM 技术不仅能够在装配体系当中改进原有技术的不足之处，还能够满足生产当中各方面的需求，实现各个施工步骤的有效连接。因此，将BIM 技术在装配式建筑的建造中智能化应用，成为当今建筑行业发展的必然趋势。

4.1 BIM 技术的图纸设计和三维建模

众所周知，图纸在建筑行业的地位十分重要，也被称为建筑的“命脉”，而实际的建筑设计当中最重要的就是施工图纸。施工图纸当中含义大量的专业术语标准，在建设的工程设计和实际的施工当中依然以人工操作为主。但传统的人工操作方法不仅容易存在数据上的偏差，还会造成一定的数据损失。

例如，在某个建筑的建造当中，若局部施工存在问题，相关工作人员通过对数据的细微修改进行及时更正，但在整体的系统当中数据依然没有发生明显改变，施工人员收到的信息与修改的信息存在数据更新延迟，最终造成数据的不匹配，在现实的施工当中依然会产生相应的问题。

因此，应该在BIM 技术的图纸设计和三维建模的基础上，充分发挥BIM 技术的积极作用，进一步提高实际建造的效率。在利用BIM技术进行相应的模型结构建造时，设计人员能够亲自到建筑物的建设实地进行细致考察，将所考察到的信息上传到BIM 信息系统平台，让所有施工人员能够及时获取信息。同时，在所有的信息上传完成之后，BIM 技术系统能够将所有的信息综合处理，最终形成相应的三维模型。施工人员运用三维模型对建设当中存在的相应问题进行评估和解决处理，如果发现在施工过程中存在技术偏差或者系统的数据错误问题等，BIM 系统就会自动预警，将错误的信息传输到各个技术人员的电脑当中，给设计人员以提醒，让其及时进行数据调整。

4.2 利用BIM 技术及时跟进施工进度

以往的施工方式都是施工人员拿着设计图纸进行工作的分工与协调合作。但当施工人员拿到施工图纸之后，只能了解图纸当中标注的大致信息，难以对真正的构造形式进行分析和创建，从而导致在施工阶段难以完成用户想要的房屋建筑效果。其次，传统的施工方式难以及时跟进施工的进度，无法对施工人员所进行的施工操作开展大致的评估和检测，这些问题往往会导致施工方面存在的问题难以及时跟进和解决。

因此，施工人员应该利用BIM 技术进行建筑模型的创建，针对计划与实际施工的进度偏差，对比相应的施工方式，选择最佳的施工方案，从而保证装配式建筑建造的质量和水准。有了BIM 模型的帮助，施工人员可以简单直观地获得图纸的设计信息，将施工装配时的优势无限放大，对施工项目的全过程进行技术跟进，从而了解每一个施工步骤当中存在的问题。

例如，若施工时某一步骤存在材料技术方面的问题，如存在距离和空间上的缺陷，难以对信息进行直接传输，相应的施工人员就可以根据BIM 系统及时跟进的信息，对存在的问题进行系统处理和分析。分析结果出来后，BIM 系统平台会将存在问题的部分进行直接上传，让所有的工作人员能够及时获取信息，在材料和技术方面进行及时的改进，从而加快工程进度，提高工作效率。

4.3 BIM 技术下的监理控制系统

传统的监理控制模式存在着工作方式单一，信息管理方式落后的等问题，这些问题不仅难以处理在项目过程当中遇到的问题，还容易存在技术偏差。而BIM 技术下的信息关联性和信息一致性可以很好地将项目当中的情况进行及时反映，通过可视化、便捷化和信息平台的呈现，让工作人员能够及时监控项目的质量和进度。

利用BIM 信息处理平台，监理方能够了解施工方的建设和设计意图，并通过平台上提供的数据系统化地收集与处理。另一方面，项目除了能够实现工程监理的可视化应用，还能够将失控的情况通过数据的方式传输到系统内部，让各方工作人员能够对项目进行实时跟进，利用BIM技术进行模拟的对比和录入，在相应的三维模型的处理下，能够第一时间获取现场的状况，及时发现工程当中遇到的问题，并提出解决方法。

例如，若项目存在数据偏差，BIM 监理控制系统能够将项目的所有数据进行系统化处理，对存在偏差的数据进行排除和检查，从而保证数据的准确无误。除此之外，还能够以BIM 信息平台为依托进行技术的再次开发，将生成的装配式建筑工程与科学的BIM 监理控制系统有机结合，对数据进行一体化呈现和管理，从而保证工作的智能化管控，推动监理控制系统的创新发展。

结语：

装配式建筑的建造方式各不相同，在不同的工程阶段侧重点不同，所采用的建模方式也不相同，因此设计出来的BIM 模型传递到施工建设中，依然存在着偏差。这就要求在装配式建筑建造时，创新性地对BIM 模型进行改进和技术应用，将传统的建造方式进行创新性改进，在不断的实践当中完善BIM 技术。总之，BIM 技术在装配建筑中的应用，不仅能为之提供相应的图纸设计和三维模型，还能够及时跟进施工的进度，对施工当中存在的问题进行及时的监理控制。

BIM 技术的实践应用为装配式建筑的设计提供了新的发展思路，推动了装配式建筑的创新型发展。而装配式建筑的持续发展，必将促进产业链的转型升级，推动新型建筑工业化、产业化发展，对新型城镇化和城乡一体化具有重要意义。因此，在建筑行业发展中，应该充分挖掘BIM技术的优势与潜藏的价值，将之与装配式建筑的建造更好地融合起来。